Incluso en la antigua Grecia, el filósofo Aristóteles trató de resumir todas las formas en que el agua puede comportarse. Ahora, unos 2.400 años después, dos científicos del Imperial College de Londres, utilizando fotografías con flash láser de colisiones microscópicas de gotas de partículas, descubrieron que el agualas gotitas todavía tienen trucos líquidos para revelar.
"Hemos identificado un comportamiento de salpicadura que nadie ha visto antes", dijo Yannis Hardalupas, uno de los autores de esta nueva investigación que aparece en un artículo de portada esta semana en la revista Física de fluidos , de AIP Publishing.
Investigaciones anteriores han examinado principalmente las colisiones de gotas con superficies planas, como una pared. Esto produjo una taxonomía de los comportamientos de gotas, desde el "chapoteo rápido" el equivalente de un "chapoteo" vernáculo hasta el sorprendente "chapoteo de la corona".
Hardalupas y su colega Georgios Charalampous examinaron el caso menos estudiado de una gota que colisionó de frente con una partícula sólida y esférica. Las gotas tenían aproximadamente un quinto de un milímetro de diámetro, un poco más anchas que un cabello humano, ygolpear partículas de dos a 10 veces más grandes.
Sus instantáneas digitales rápidas en nanosegundos revelaron que en el momento del impacto algunas gotitas abrazaron la partícula en anillos o "coronas" similares a Saturno y luego continuaron intactos hasta el otro extremo de la partícula.
"Lo que es crítico es que la corona se mantiene coherente; no se rompe como cabría esperar. La corona se cohesiona hasta que llega a la parte posterior de la partícula", dijo Charalampous sobre lo que han llamado una colisión de "paso elevado"."Para el mismo tamaño de gota y el mismo tamaño de partícula, cuando la colisión ocurre con la misma velocidad, siempre se comporta de la misma manera".
Los investigadores capturaron el nuevo comportamiento de las gotas usando una sesión de fotos de alta tecnología. Esto implicaba el equivalente de un micro grifo de agua destilada que usaba vibración para gotear a una velocidad fija y un tamaño de gota. Las gotas cayeron sobre un pequeño perfectamente alineadopartícula de vidrio sobre una aguja de acero. La dinámica de colisión se registró en imágenes de fotograma congelado utilizando una cámara montada en un microscopio y un flash de fluorescencia inducido por láser con exposiciones de unas pocas billonésimas de segundo.
"No pudimos observar el pellizco debido a la aguja de soporte, pero esperamos que al final la gota se pellizque y se reforma porque se mueve lo suficientemente rápido como para hacerlo", dijo Hardalupas.
El comportamiento de las gotas de paso elevado se produce en un "punto dulce" en colisiones con las partículas más pequeñas en las que la corona se mantiene unida durante el tiempo suficiente antes de que las inestabilidades tengan tiempo de desarrollarse y desgarrarse, según Charalampous.
La dinámica de fluidos de las colisiones de gotas de partículas es crítica para el secado por pulverización industrial, en el que una suspensión se atomiza en gotas que se secan para producir un polvo con granos de tamaño estándar. En este estudio, el tamaño y la velocidad de las gotas utilizadasse parecía al tamaño de gota de un atomizador, un tamaño característico de las partículas de detergente o café instantáneo.
En una colisión de paso elevado, dicen los investigadores, el aspecto crítico es que parte del líquido y su contenido permanecen en la partícula para recubrirla y agrandarla, información que podría informar un secado por pulverización más eficiente.
"Hemos identificado una variedad de condiciones de operación que incluyen la velocidad y el diámetro de las gotas, lo que le dará una mejor deposición de líquidos en la superficie, y esto proporciona pautas sobre la mejor manera de operar los secadores por aspersión", dijo Hardalupas.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Instituto Americano de Física AIP . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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